Betriebsübergänge von hydraulischen Strömungsmaschinen – ein neuer Versuchsstand

Durch die Zunahme von fluktuierenden Erzeugern bei der Stromproduktion tritt die Stabilisierung des elektrischen Netzes zunehmend in das Interesse der Forschung. Die Fragestellung, inwieweit die Wasserkrafttechnologie in der Lage ist, Regelenergie in großem Maße in kürzester Zeit bereitzustellen,
erfordert die Untersuchung des dynamischen Verhaltens von hydraulischen Maschinen. Für die Erforschung dieser transienten Betriebsänderungen wird ein neuer leistungsstarker und hoch flexibler Versuchsstand im Laboratorium des Institutes für Strömungsmechanik und Hydraulische Strömungsmaschinen
an der Universität Stuttgart aufgebaut.

 

Die Durchführung von Modelltests mit hydraulischen Strömungsmaschinen unter homologen Bedingungen zu einem geplanten oder bestehenden Prototyp ist für größere Kraftwerksprojekte üblicher Standard. Neben der detaillierten Bestimmung der hydraulischen Kennfeldcharakteristik mit dem Zusammenhang Volumenstrom, Fallhöhe, Wirkungsgrad, Leitschaufelöffnung, gegebenenfalls Laufradöffnung, Kavitation, Druckschwankungen usw., sind auch die für die mechanische Konstruktion wichtigen hydraulischen Kräfte, wie z. B. der Axialschub oder auch Momente der Welle, Leitschaufeln usw., bestimmbar. Einerseits dienen diese

Tests jeweils zur Risikominimierung für den Hersteller und auch für den späteren Betreiber der Kraftwerksanlage, da die Leistungseigenschaften über Ähnlichkeitsbetrachtungen relativ gut auf die Großausführung übertragbar sind. Andererseits kann das Verhalten der Strömungsmaschinen in Modelltests auch in weiten Off-design-Betriebsbereichen untersucht werden, die mit numerischen Simulationsmethoden nur mit vergleichsweise ungenauen Ergebnissen vorhergesagt werden können. Genaue Vorhersagen von Off-design-Betriebspunkten mit Simulationsmethoden erfordern sehr große Rechennetze. Diese großen Rechennetze und auch die Modellierung von Kavitation erfordern sehr lange Rechenzeiten, welche auch auf Großrechnern Monate dauern können [1], [2].



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 09 (September 2019)
Seiten: 4
Preis: € 10,90
Autor: Prof. Dr.-Ing. Stefan Riedelbauch
Johannes Junginger
Dr.-Ing. Oliver Kirschner

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